본 연구는 시화호 인공습지 조성 후 이지역에 도래, 서식하는 조류군집의 특성과시간이 경과함에 따른 변화양상을 파악하고 조류서식지로서 인공습지의 관리방안을 모색하고자2000년 5월부터 2002년 1월까지 실시되었다. 조사 기간 동안 관찰된 조류는총 71종이었다. 전반적으로 1차 년도에는 적은수의 종이 적은 개체수로 고르게 관찰되었으며, 2차 년도에는 종 수와 개체수가 증가하는 양상을 보였다. 특히 도요·물떼새류와 맹금류의 증가율이 높게 나타났다. 시간 경과에 따른 조류의 증가 현상에 대한 원인을 명확히 판단하기 위해서는 앞으로 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다 현재로서는 시화호 인공습지지역, 특히 담수 습지는 도요·물떼새류 보다 수면성 오리류의 서식에 보다 적합한 서식환경을 제공하는 것으로 판단된다. 시화호 인공습지는 현재 갈대밭과 담수습지의 단순한 환경으로 구성되어 있다. 따라서 다양한 조류가 도래할 수 있도록 다음과 같이 서식 환경의 다양성을 높이는 습지 관리방안이 필요할 것으로 생각된다. 1) 계절에 따른 담수 습지의 수위조절,2) 다양한 종의 습지식물이 생육하는 환경을 조성, 3) 일정 면적에 모래밭이나 자갈밭, 초지 등을 조성할 필요가 있는 것으로 판단된다.

This study analyzed the changes in the concentrations of the pollutants of constructed treatment wetlands which come from the discharge water of a sewage treatment plant. According to the results of budgets in constructed wetlands, the net production of the organic carbon, nitrogen and phosphorus were 368 kgC/month, 306 kgN/month and –49 kgP/month, respectively. The high particle form of pollutants are mostly removed due to settlement and absorption when passing through wetlands, but because a low processing efficiency for pollutants was shown when sewage treatment plant wastewater flows in, there is a need for a water management system that can reduce the organic matter load through monitoring. The low removal efficiency of constructed wetlands were caused by both structural and operational problems. Therefore, to enable to play a role as a reduction facility of pollutants, an appropriate design and operation manuals for constructed wetlands is urgently needed.

부분 침지형 수직류식 인공습지공정은 20×12×20cm 크기로 제작하였으며 반응조 총 용적은 4.8L(유효용적 4.3L)이다. 인공습지 충진 여재는 생초액비 폐잔류물과 황토 및 점토를 혼합하여 지름 5~10mm의 크기로 제조한 황토볼을 사용하였으며, 반응조 하부로부터 높이 13.5cm(유효용적 대비 75%)까지 황토볼을 충진 하였다. 그리고 그 위에 모래를 반응조 높이 20cm 까지 충진 하였다. 모래는 지하흐름형 수직류식 인공습지공정의 식물 식재 및 뿌리의 기공확보를 위하여 사용 하였으며, 식물로 갈대를 반응조내 식재 가능한 만큼 충분히 식재하였다. 본 연구에서는 수직류식 반응조 단일공정에서 Oxic, Anoxic 공정이 존재하도록 Zone을 구분한 상태에서 tidal flow 방식으로 운전하였다. 체류시간은 96hr로 운전을 실시하였으며, 침지율 25% 지점에서 반송을 실시하였으며, 반송률은 1Q, 2Q, 4Q로 변화시켜가며 반송률에 따른 유기물 및 영양염류 제거효율을 살펴보았다. 처리수는 pH, SS, CODMn, T-N, T-P를 분석하였으며, 유입수의 평균농도는 pH 6.6~6.8, SS 7.0mg/L, COD 44.22mg/L, T-N 35.81mg/L, T-P 0.67mg/L 이었다. 그 결과 pH는 반송률에 관계없이 6~8사이로 유지되는 것으로 나타났으며, SS는 모든 반송률 조건에서 유입수 유입시 모래층을 거쳐 반응조 내부로 유입되기 때문에 부유물질이 거의 없는 수준까지 제거되는 것으로 나타났다. COD는 반송률 1Q 보다는 2Q 이상으로 운전할 때 COD 제거에 있어 더 좋은 것으로 나타났으며, T-N은 반송률 2Q 이상의 조건에서 T-N 농도가 약 4~5mg/L 수준까지 감소하여 그 농도수준으로 계속 유지되는 것으로 나타났다. 따라서 반송률은 2Q 이상으로 반송을 실시하여야 COD 및 T-N의 제거효율이 더 증가되는 것으로 나타났으며, 반송률 2Q에서는 제거효율이 COD 70%, T-N 87%, 4Q에서는 COD 73%, T-N 89%로 나타나 2Q 이상의 반송률에서는 반송률 증가에 따른 처리효율 변화가 미미한 것으로 나타났다. T-P는 반송률에 관계 없이 매우 낮은 농도로 유출되어 반송률별 처리효율 비교가 큰 의미를 가지지 않는 것으로 나타났다. 하지만 반송률을 2Q 이상으로 실시할 경우 1Q의 반송률 보단 T-P가 좀 더 제거되는 것으로 나타났다. 따라서 2Q 이상의 반송률에서는 반송률 증가에 따른 COD, T-N 처리효율 변화가 미미하여 경제성 등을 고려할 때 최적 반송률은 2Q인 것으로 판단된다. 부분 침지형 수직류식 인공습지공정 최적 반송률(2Q) 조건에서 처리수의 유기물 및 영양염류 농도는 SS 5.1mg/L, COD 14.6mg/L, T-N 4.71mg/L, T-P 0.32mg/L로 나타났다. 이는 하수도법 시행규칙 공공하수처리시설 방류수수질기준(1일 하수처리용량 500㎥ 미만 50㎥ 이상) SS 10mg/L, COD 40mg/L, T-N 20mg/L, T-P 2mg/L 농도에도 만족하는 것으로 나타났다.

부분 침지형 수직류식 인공습지공정은 20×12×20cm 크기로 제작하였으며 반응조 총 용적은 4.8L(유효용적 4.3L)이다. 인공습지 충진 여재는 생초액비 폐잔류물과 황토 및 점토를 혼합하여 지름 5~10mm의 크기로 제조한 황토볼을 사용하였으며, 반응조 하부로부터 높이 13.5cm(유효용적 대비 75%) 까지 황토볼을 충진 하였다. 그리고 그 위에 모래를 반응조 높이 20cm 까지 충진 하였다. 모래는 지하흐름형 수직류식 인공습지공정의 식물 식재 및 뿌리의 기공확보를 위하여 사용 하였으며, 식물로 갈대를 반응조내 식재 가능한 만큼 충분히 식재하였다. 본 연구에서는 수직류식 반응조 단일공정에서 Oxic, Anoxic 공정이 존재하도록 Zone을 구분한 상태에서 tidal flow 방식으로 운전하였다. 체류시간은 48, 96hr로 운전을 실시하였으며, 각각의 체류시간동안 운전을 실시한 후 처리수 유출은 침지율 25% 및 50% 지점에서 실시하여 pH, SS, CODMn, T-N, T-P를 분석하였다. 유입수의 평균농도는 pH 6.6~6.8, SS 7.0mg/L, COD 44.22mg/L, T-N 35.81mg/L, T-P 0.67mg/L 이었으며, 부분 침지형 수직류식 인공습지공정에서 체류시간 및 침지율에 따른 반응조 운전효율을 살펴보았다. 그 결과 pH는 운전기간동안 6~8사이로 안정적으로 운전되어졌으며, SS는 모든 운전조건에서 유입수 유입시 모래층을 거쳐 반응조 내부로 유입되기 때문에 부유물질이 거의 없는 수준까지 제거되는 것으로 나타났다. 침지율에 따른 COD 및 T-N 제거효율을 비교하여 본 결과 침지율 25%가 50% 보다 COD는 12%, T-N은 14% 더 높은 제거효율을 보여주었다. 그리고 같은 침지율 조건에서 체류시간에 따른 COD 및 T-N 제거효율을 비교해 본 결과 체류시간 48hr 보다는 96hr에서 COD가 8%, T-N이 11% 더 높은 제거효율을 보여주었다. 따라서 COD 및 T-N은 인공습지 운전시 침지시키는 범위가 작을수록, 체류시간은 48hr 보다는 96hr에서 제거효율이 더 나은 것으로 나타났다. 이를 통해 질소제거는 인공습지 반응조에서의 호기성 상태를 유지하는 범위가 클수록 질산화에 있어 더욱 효과적인 것으로 나타났으며, 반응조를 침지시킬 경우 상부는 호기성 상태를 유지하나 하부에서는 혐기성 상태의 환경이 조성되어 호기성 및 혐기성 환경 하에서 질산화 및 탈질에 의한 질소제거 기작이 발생한 것으로 보여진다. T-P는 모든 운전조건에서 큰 차이를 보이지 않았으나 체류시간 96hr에서 침지율 25%로 운전한 조건이 다른 조건들에 비해 좀 더 나은 인 제거효율을 보였다. 따라서 부분 침지형 수직류식 인공습지공정에서의 체류시간 및 침지율 변화에 따른 반응조 운전효율을 살펴본 결과 체류시간은 96hr, 침지율은 25%로 실시하는 것이 유기물 및 영양염류 제거에 있어 더 효과적인 것으로 나타났다.

This study analyzed the changes in the concentrations of organic matters in constructed treatment wetlands, coming from discharge water from a sewage treatment plant and non-point pollutant sources during rainfall events. At the beginning of a rainfall event, a massive amount of particulate organic matter flowed in, and was removed from the sedimentation basin (S1, S2); dissolved organic matter was removed after passing through stepwise treatment processes in the wetland. During dry period in the wetland, the removal efficiency rate for COD and TOC was -21 and -7%, respectively; during the rainfall event, the removal efficiency rate for COD and TOC were 47 and 43%, respectively. The highly-concentrated organic matters that flowd in at the beginning of the rainfall event was stabilized by various structures in the wetland before water discharge. Cyanobacteria blooms annually at the confluence of the So-ok stream and Daecheong Lake. Therefore, it is expected that the wetland will contribute significantly to reducing cyanobacteria and improving water quality in the area.

인공습지는 습지의 수자원 확보 및 홍수제어, 생태서식처, 조경 및 레크레이션, 기후조절, 수질정화 및 환경교육 등의 기능을 목적으로 조성한 습지를 의미한다. 인공습지는 고유의 물순환, 생태, 자연정화, 경관, 심미적 기능 등의 융합적 기능에 의하여 복잡하고 다양한 문제해결에 적당한 기술로 평가받고 있으며, 선진국에서는 이러한 인공습지가 도시화, 기후변화 및 생활수준 향상으로 인한 홍수와 가뭄, 하천생태계 변화, 수질오염과 같은 문제를 해결하는 방안으로 제시되고 있다(환경부, 2014). 이와 같이 여러 목적으로 인공습지가 많이 조성되고 있는데, 특정 기능을 목적으로 인공습지가 조성된다 하더라도 인공적 생태계가 조성되는 습지의 특성상 융복합 기능을 갖게 된다. 인공습지 조성 시에는 특정 목적만이 아닌 다양한 효과에 대한 통합적 분석이 필요하지만, 한 가지 목적에 초점을 맞추는 게 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 하천변 인공습지 조성 목적 중 홍수 저감 및 수질개선 효과를 함께 분석하고자 한다. 홍수 저감효과의 경우 동일한 홍수량을 홍수위 산정 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 저류지와 식생수로의 하도를 입력하여 모의하였으며, 수질모형인 QUAL2E모형에 동일한 인공습지를 적용하였을 때의 오염부하량 삭감량을 고려한 시나리오를 적용하여 수질개선효과를 분석하였다. 이와 같이 인공습지를 조성하였을 때의 다양한 효과들을 예측하여 습지의 총체적인 이익을 정량화할 수 있다면 수 있다면 다목적 인공습지를 적재적소에 더욱 효율적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

습지는 수질정화, 재해관리, 생물서식처 제공, 기후변화 대응 등의 다양한 기능을 지닌다. 특히 습지는 환경적인 이수기능 뿐만 아니라 유속과 수위를 낮추는 치수기능 목적으로도 활용이 가능하므로 하천변 인공습지의 조성은 홍수조절을 위한 새로운 대안으로 제시되고 있다. 하지만 기존 연구들은 습지의 수질정화 기능과 종의 다양성 등에 생태적 기능에 관한 것이 대부분으로, 인공습지 조성에 따른 홍수조절효과에 관한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 안양천중류 유역에 속하는 목감천에 대하여 인공습지 조성 전과 후의 수리특성 변화를 검토하였다. 이를 위해 안양천중류 유역에 속하는 목감천을 대상유역으로 하여 HEC-HMS 모형을 통한 유출량을 산정하고 수리모형인 HEC-GeoRAS모형으로 가상의 인공습지를 모형화하여 습지 조성 전·후 수위와 유속의 시공간적 분포를 분석하였다. 결과자료를 토대로 대상유역의 인공습지 조성 전·후에 대한 수리특성을 검토하고 수위, 유속 변동에 따른 목감천의 홍수저감효과를 평가하였다. 본 연구는 인공습지 조성 사업 시 사업의 타당성을 평가하며, 설계 시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 산업화가 가속됨에 따라 환경오염에 관한 문제가 주목받고 있다. 현재까지의 수질관리는 생활하수나 산업폐수와 같은 점오염원 중심으로 이루어졌지만, 점오염원의 관리로는 수질개선에 한계가 있기 때문에 비점오염원의 처리가 주목받고 있다. 비점오염원은 도로, 주차장 등 불투수성을 가진 표면에 쌓인 오염원이 강우 시 우수와 함께 하천으로 유출되는 것으로, 원인이 명확하지 않고 발생량 및 배출량이 기상에 많은 영향을 받으므로, 체계적인 관리가 어렵다. 정부의 4대강 물 관리 종합대책에 따르면 수계 전체 오염원중 비점오염원이 차지하는 부하가 42~69%에 달하는 것으로 추정하고 있으며, 2015년에는 65~70%이상 증가할 것으로 예상하고 있어, 적절한 수질관리가 필요한 시점이다. 비점오염원의 처리방법 중 하나인 인공습지는 인간이 특정한 목적을 위하여 자연습지를 모방하여 설계 및 건설하고, 운영하는 습지를 지칭한다. 이러한 인공습지는 비점오염원을 저감하여 오염정도를 완화시키고 수생태계 복원에 효과가 있다고 알려져 있다(허재규, 인공습이 조성 후 오염물질 제거와 미생물 생태계의 변화, 2007). 따라서 본 연구에서는 남양주시 사능천·진건천 인공습지의 수질 및 유량을 조사하여, 수집된 결과를 바탕으로 비점오염저감 및 오염하천의 정화를 위해 타당성을 평가하고자 한다.

습지는 생태자원의 보고로서 다양한 생물종의 서식지를 제공하고 생활환경으로 이용함과 더불어서 탄소를 저장하고 수질을 정화하는 등의 2차적인 기능도 기대할 수 있으므로 그 활용성은 나날이 증대되고 있다.<br> 이에 정부에서도 이러한 필요성을 인지하여, 4대강 살리기 사업에서 인공습지의 복원 및 조성을 주요한 한 축으로 제시하였고, 수질개선 및 생태복원 계획으로 습지를 조성하였다. 이를 통해 한강 22개소, 낙동강 49개소, 금강 32개소, 영산강 44개소로 총 147개소의 인공습지를 조성하여 생태계 다양성을 확보하고 있지만, 이러한 습지를 유지하고 관리하기 위한 습지의 생물 및 서식환경에 대한 연구사례가 상대적으로 적어 관리상의 문제점이 대두되고 있다. 특히 이러한 하천에 조성된 인공습지는 유지를 위해서 하천의 수위에 따른 서식환경의 변화를 분석하는 것이 중요하다. 홍수가 발생했을 경우 습지의 침수범위와 평상시 침수범위에 따라서 습지의 생태환경 변화에 큰 영향을 미치기 때문에 습지의 고유 특성을 파악하기 위해서는 범람해석을 통한 유황변화에 따른 향후 습지의 침수구역을 모의할 필요가 있다.이에 본 연구에서는 충분히 자연생태환경으로 복원되었다는 결과를 얻을 수 있고 자연생태계가 잘 발달되어 있어 다양한 생물종 서식에 유리할 것으로 판단되는 비내섬습지에 대해 각 유황에 따른 침수구역을 모의하고, 여러 생물군 중 침수심에 영향을 많이 받는 식물상에 대한 영향을 분석하도록 한다. 이를 통해 수리수문학적 분석을 통한 습지의 서식환경 유지관리 방안을 제시하도록 한다.

This study was performed to assess functions of 10 man-made wetlands in Gunsan City, Jeollabuk Province by means of RAM (Rapid Assessment Method), a technique recommended by Ramsar Convention to appraise wetlands. The assessment of the wetlands value found Gunsan reservoir to have the highest function points while Bukchosan reservoir was estimated to have the lowest function among the wetlands surveyed. By detailed factors of valued 10 man-made wetland, the wetlands were found to function most favorably in terms of vegetational variety and as habitat for wild animals. They need to have more improved functions as habitats for fish and amphibians․reptiles, for preservation and betterment of water quality as well as for supplement of underground water, though. From the assessment of vegetational naturalness of the surveyed reservoirs, Gunsan reservoir turned out to be the most favorable wetland from the viewpoint of vegetation science whereas, however, Anjeong wetland was rated as the lowest in the assessment of vegetational value due to simplicity in its vegetation and lots of dangers in its neighborhood threatening its vegetation and ecology. The assessment of vegetational values for Gunsan, Gongchang, Daewi, Bukchosan, Anjeong, Geumgul, Changan and Chuksan reservoirs showed the same orextremely similar results as RAM function assessment. Geumsan reservoir only, however, featured the opposite result.

According to previous research on evaluating vegetative value of wetland and RAM evaluation targeting the man-made wetland in Gunsan, Gunsan Reservoir and Gongchang Reservoir had been found to have satisfactory results while Anjeong Reservoir and Changan Reservoir had been found to have unsatisfactory results. Aimed at those reservoirs, a vegetation survey was conducted to analyze differences in terms of flora and growth habit. As for the flora, Gunsan Reservoir ranked first with 433 kinds of plants, followed by Gongchang Reservoir with 306, Changan Reservoir with 176 and Anjeong Reservoir with 167. As for specific plant species by floristic region, it was identified that Gunsan Reservoir had 18 species, larger than other wetlands and also, it had more species of naturalized plants than others. This phenomenon is related to various wetland environments resulted from wider area of Gunsan Reservoir. In the case of dormancy form, hemicryptophytes were mainly distributed in Gunsan Reservoir and Gongchang Reservoir while annual plants were mainly distributed in Anjeong Reservoir and Changan Reservoir with heavy disturbance.

To understand the initial changes in the microbial activities of wetland soil after construction, dehydrogenase activity (DHA) and denitrification potential (DNP) of soil from 1 natural wetland and 2 newly constructed wetlands were monitored. Soil samples were collected from the Daepyung marsh as a natural wetland, a treatment wetland in the West Nakdong River, and an experimental wetland in the Pukyong National University, Busan. The results showed that the DHA of the natural wetland soil was 6.1 times higher than that of the experimental wetland and similar to that of the treatment wetland 6 months after wetland construction (fall). Few differences were observed in the DNP between the soil samples from the natural wetland and 2 constructed wetlands four months after wetland construction (summer). However, 6 months after the construction (fall), the DNP of the soil samples from the natural wetland was 12.9 times and 1.8 times higher than that of the experimental wetland and the treatment wetland, respectively. These results suggested that the presence of organic matter as a carbon source in the wetland soil affects the DHA of wetland soil. Seasonal variation of wetland environment, acclimation time under anaerobic or anoxic wetland conditions, and the presence of carbon source also affect the DNP of the wetland soil. The results imply that the newly constructed wetland requires some period of time for having the better contaminant removal performance through biogeochemical processes. Therefore, those microbial activities and related indicators could be considered for wetland management such as operation and performance monitoring of wetlands.

This experiment was conducted to acquire the draft data for the artificial wetland greening. The aquatic flora was investigated in Korea National Arboretum and Hantaek Botanical Garden. As a result, total 40 species, 22 families, 32 genus were classified. The dominant species were Cyperaceae, Gramineae and Compositeae. For artificial wetland greening, hydrophyte of 6 species(Acorus asiaticus var. angustatus, Lythrum ances, Lobelia sessilifolia, Juncus effusus var. decipiens, Caltha palustris var. membranacea, Typha orientalis) were planted in the size of the artificial wetland to be 0.5 meters in width, 1 meters in length, and 0.05 meters depth. Two months after planting, the ornamental value showed in Caltha palustris var. membranacea, Lythrum ances for optimum results. The covering rate of nine months after planting was Typha orientalis 87.5% and Lythrum ances 80.3%. Whereas Caltha palustris var. membranacea displayed 15.4%, and Juncus effusus var. decipiens and Lobelia sessilifolia appeared 16.7 % and 20 % respectively. The height of plant was the higest in Typha orientalis and smallest in Lobelia sessilifolia.

The soil from constructed wetland system for sewage treatment was analyzed to examine physical and chemical characteristics. Clogging and lowered permeability were the physical matters of concern, and nutrient and salt accumulation were the chemical matters of concern. However, the soil properties of the constructed wetland system after 3 year operation demonstrated no degradation and still the soil works almost same as the initial stage. Encouragingly, no sludge accumulation was observed inside the system. Therefore, it implies that the wetland sewage treatment system can work continuously as long as it is operated and managed properly not to cause excessive pollutant loading.